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電子回路
放射線計測エレクトロニクスの信号処理の為の
アナログ電子回路の基礎
第七回
村上浩之
Jul.05,2010
目次（6）
• 基本回路
– トランジスター回路及びFET回路
• ベース接地、ゲート接地
• エミッター接地、ソース接地
• コレクター接地、ドレイン接地
• 簡単な増幅回路
– エミッター接地増幅回路
– 差動増幅回路
• 演算増幅器
Jul.05,2010
基本回路
バイポーラトランジスター回路及びFET回路の
接地方式による基本回路の分類
• トランジスターの三つの電極のどの電極を接地するかで三つ
の基本回路がある。
– エミッター接地回路及びソース接地回路
• エミッター又はソースを基準電位にした増幅回路で入力端がベー
ス、出力端がコレクターになっている。
– コレクター接地及びドレイン接地回路
• コレクター又はソースを基準電位にした増幅回路で入力端がベー
ス、出力端がエミッターになっている。
– ベース接地及びゲート接地回路
• ベース又はゲートを基準電位にした増幅回路で入力端がエミッ
ター、出力端がコレクターになっている。
Jul.05,2010
ｈパラメータとyパラメータを用いた
一般的な能動四端子回路網
ハイブリッド
パラメータ表示
V1 hi
  
I2  h f
hr I1 
  V
hoV2 s
I1
Rs V
1
アドミッタンス
パラメータ表示
I2
能動四端子
回路網
(1)
V1  hi I1  hrV2
I2  h f I1  hoV2  V2 RL (2)
V2
RL
I1  y i
  
I2  y f
y r V1 
 
y o V2 
I1  y iV1  y rV2
I2 y f V1  y oV2  V 2 RL
(1)
(2)
(2)式から
V2  y f V1 RL 1 yoRL 
(2)式から
V2  h f RL I1 1 hoRL 

(1)に代入すると入力抵抗 Ri は
V1  hi I1  hr h f RL I1 1 ho RL 

 Ri  Vi Ii  hi  hr h f RL 1 ho RL 
(1)に代入すると入力抵抗 Ri は

y y R 
I1  V1y i  r f L 
1 y o Ro 

Ri  V1 I1 

1 y o RL

Yi 1 y o RL   y r y f RL
FETのyiとyrはゼロと近似出来るのでRiは∞となる。
Jul.05,2010
エミッター接地・ソース接地回路
iD
iC
iB
B
vB
E
G
vG
B
E
S
iC
hoe
iG
C
vC
E
hパラメータを用いたエミッター接地等価回路
Jul.05,2010
iS
ソース接地回路
hfeiB
hrevC
vD
S
E
エミッタ接地回路
hie
D
iG
vC
iE
IB
vB
C
G
vG
S
iD
-yfsvG
yis
D
yos vD
S
Yパラメータを用いたソース接地等価回路
コレクタ接地・ドレイン接地回路
iE
iS
E
iB
B
G
vE
Jul.05,2010
iE
hic
B
C
D
D
iG
iS
S
C
C
vB
vS
vG
vB
iB
S
iG
E
hfciB
hrcvE
hoc
vE
C
G
vG
D
yfdvG
yid
yoD vS
D
ベース接地・ゲート接地回路
iE
iC
E
iS
iB
vS
vC
B
B
D
S
C
vE
iD
vD
iG
G
G
yoG
iE
iC
hiB
E
hrBvC
vE
B
Jul.05,2010
C
hfBiE
hoB
vC
B
D
S
vS
G
yfGvS
yiG
vD
G
ｈパラメーターの接地方式間の変換
hie
hre
hfe
hoe
hib/(1+hib)
hibhob/(1+hob)-hrb
-hfb/(1+hfb)
hob/(1+hfb)
hic
hrc
hfc
hoc
hie
1-hre ≃ 1
-(1+hfe)
hoe
hib/(1+hib)
≃1
-1/(1+hfb)
hob/(1+hfb)
hib
hrb
hfb
hob
hie/(1+hfe)
hfehoe/(1-hfe)-hre
-hfe/(1+hfe)
hoe/(1+hfe)
小郷寛、佐藤達男、“電子回路学”、P80、電気学会
Jul.05,2010
Ｙパラメータの接地方式間の変換
yis
yrs
yfs
yos
=0
=0
= gm
= 1/rd=gd
yid
yrd
yfd
yod
0
0
yfs
yfs+yos
yig
yrg
yfg
yog
yfs+yos
-yos
-(yfs+yos)
yos
小郷寛、佐藤達男、“電子回路学”、P81、電気学会
Jul.05,2010
hパラメータとyパラメータの間の変換
ｈからｙへ
yからhへ
yi = 1/hi
hi =1/yi
yr = -hr/hi
hr = - yr/yi
yf = hf/hi
hf = yf/yi
yo = (hiho – hrhf)/hi
ho = (yiyo – yryf)/yi
小郷寛、佐藤達男、“電子回路学”、P78、電気学会
Jul.05,2010
簡単なエミッタ接地増幅回路Ⅰ
利得：K倍の増幅器
+VP
C1
R1
R3
C2
Q1
入力信号：±ΔV
出力信号：∓KΔV
利得Kの近似解
K=R3/R4
Q2
C5
出力信号電圧を最大にする
近似的な条件
R2
R4
VQ1E=Δvmax
2ΔVmax+2KΔVmax= +VP
R5
0V
低域遮断周波数はC2とR1,R2,RiQ1を並列接続した
入力抵抗Riで決まる時定数で求まる。
Jul.05,2010
VQ1E=ΔVmzxとなる様にR1とR2の
比を求める。
ベース電流が無視出来ない場
合はベース電流又はQ1の入
力抵抗を考慮する。
回路Ⅰの周波数特性
K
100
10
1
0.1
1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz
Jul.05,2010
簡単なエミッター接地増幅回路Ⅱ
利得KはC3とR3を並列に接続したイン
ピーダンスZ3とR4の比で決まる。
R1
C2
R2
Jul.05,2010
C3
R3
C1
Q2
Q1
R4
R5
分母は抵抗で周波数に対して一定
で分子はR3・C3の時定数で定まる
高域遮断周波数より高い周波数で
は周波数に逆比例して小さくなる。
広帯域の増幅器ではC3に相当する
コンデンサーの容量を極力小さくす
る必要が在る。
C1の役割は電源のインピーダン
スを下げて電源電流の変化に対
して電源電圧を安定化する為の
ものです。
デカップリングコンデンサーと言
われている。
回路Ⅱの周波数特性
100
10
1
0.1
100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz
Jul.05,2010
簡単なエミッタ接地増幅回路Ⅲ
利得kの値はR3とR4、C4を並列接続
したインピーダンスZ4の比で定まる。
VP
R1
C2
R3
Q2
Q1
C4
R2
分子のR3は周波数に対して一定
で分母のZ4は時定数R4・C4で定ま
る周波数より高い周波数では周波
数に逆比例して小さくなる為に、K
の値は周波数に比例して大きくな
る。上限はZ4に直列接続されてい
るQ1のエミッタ抵抗とR3の比にな
る。更にQ1の fT で定まる利得帯域
幅積で制限される。
C1
C5
R4
R5
0V
Jul.05,2010
回路Ⅲの周波数特性
K
100
10
1
0.1
100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz
Jul.05,2010
差動増幅器
Vcc
VCC
RL
RL
vo
Q1
ii
Q2
vi
vi
RE




vo2
vo
hfii
hi
RE
v o2  RL h f ii
VEE
v o  v o1  v o2  2RL h f ii  
RL h f
vo
Gv   
vi
hi
hi
hfii
vi  2hiii
v o2  RL h f ii
VEE
Jul.05,2010
vo1
RL h f v i
hi
ii
簡単な演算増幅器
差動増幅器の利得G1
電圧増幅器の利得G2
Vo=G1・G2(vi1-vi2)
vi1
Jul.05,2010
vi2
vo
Jul.05,2010
目次（5）
• 増幅回路
– ミラー効果
– カスケード接続
– 開ループ利得
•
•
•
•
開ループ利得を大きくする方法
定電流負荷インピーダンス
ブートストラップ
正帰還
– 閉ループ利得
• 閉ループ利得を決める要素
• 入力インピーダンス
• 出力インピーダンス
Jul.05,2010

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